使用 ICP-OES測(cè)定電池級(jí)硫酸錳中的雜質(zhì)元素

前言隨著全球碳中和時(shí)代的到來(lái)，鋰電池成為近年來(lái)迅速發(fā)展的新能源之一，并廣泛應(yīng)用于動(dòng)力汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)中。鋰電池在生產(chǎn)過程中涉及對(duì)成品和多種原材料中元素雜質(zhì)的檢測(cè)。硫酸錳是鋰電池正極材料中一種重要的原材料，目前中國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電池用硫酸錳》(HG/T 4823-2015) 對(duì)硫酸錳中各元素雜質(zhì)提出了限值要求并規(guī)定了檢測(cè)方法，其中對(duì)部分元素采用 ICP-OES、分光光度法和火焰原子吸收法等[1]。由于錳基體的存在，Pb、Si、Cd 和 Ni 等元素受到較強(qiáng)的光譜峰干擾。采用分光光度法和火焰原子吸收法雖然能克服部分譜峰干擾，但存在操作過程繁瑣、線性范圍窄且多元素不能同時(shí)分析等缺點(diǎn)，對(duì)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和分析效率會(huì)產(chǎn)生一定的影響。本研究基于 ICP-OES 快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，結(jié)合 FACT 快速自動(dòng)曲線擬合背景校正技術(shù)，開發(fā)出一種準(zhǔn)確測(cè)定 15 種低含量雜質(zhì)元素的分析方法。該方法性能出色，可滿足雜質(zhì)日?？焖贉?zhǔn)確分析的要求。

實(shí)驗(yàn)部分試劑和樣品鹽酸為電子級(jí)，購(gòu)于 VWR 試劑公司；硝酸為電子級(jí)，購(gòu)于安譜公司；所用實(shí)驗(yàn)用水為 Millipore Milli-Q 超純水系統(tǒng)現(xiàn)制備的高純?nèi)ルx子水；100 µg/mL 多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液由安捷倫科技公司提供，部件號(hào)為 5190-9418；1000 µg/mL Si 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液儲(chǔ)備液同樣由安捷倫科技公司提供，部件號(hào)為 5190-8521；樣品為市售產(chǎn)品。儀器和設(shè)備采用 Agilent 5800 ICP-OES 系統(tǒng)（部件號(hào) G8018AA），配備如下安捷倫模塊：垂直雙向觀測(cè)系統(tǒng)、5 通道蠕動(dòng)泵、雙通道玻璃進(jìn)樣系統(tǒng)、專有中階梯光柵分光系統(tǒng)和 VistaChip III CCD 檢測(cè)器。儀器操作條件見表 1。

標(biāo)準(zhǔn)品配制首先稱取 10.0 g（精確稱至 0.1 mg）高純固體硫酸錳基體于聚四氟乙烯坩堝中，然后用 1% 硝酸溶解，待溶液澄清后，轉(zhuǎn)移并定容至 200 mL 容量瓶中，此溶液作為基體母液。分別移取不同體積多元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液和 10 mL 上述硫酸錳基體母液，以 1% HNO3 為介質(zhì)，配制得到 50 mL，各元素濃度分別為0、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0 µg/mL (ppm) 的一組混合校準(zhǔn)標(biāo)樣；同時(shí)，再分別移取不同體積 Si 元素單標(biāo)溶液和 10 mL 硫酸錳基體母液，以 1% HNO3 為介質(zhì)，配制得到 50 mL，濃度分別為0、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0 µg/mL (ppm) 的另外一組混合校準(zhǔn)標(biāo)樣。

樣品前處理分別準(zhǔn)確稱取 0.50 g（精確稱至 0.1 mg）1#、2# 和 3# 待測(cè)硫酸錳樣品于聚四氟乙烯坩堝中，分別加入一定體積 1% HNO3，待樣品溶解后，轉(zhuǎn)移并繼續(xù)用 1% HNO3 定容至 50 mL 容量瓶中，直接上機(jī)測(cè)試。

結(jié)果與討論校準(zhǔn)曲線和背景校正表 2 為在 0 .0–2.0 µg/mL 濃度范圍內(nèi)各元素分析波長(zhǎng)、背景校正方式、校準(zhǔn)曲線線性回歸方程和線性相關(guān)系數(shù)匯總表。從中可以看到，各元素校準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均大于 0.9999，表明該方法在 0.0–2.0 µg/mL 的濃度范圍內(nèi)具有良好的線性。背景校正方式默認(rèn)采用自動(dòng)擬合方式，對(duì)于有譜線干擾的元素則選擇 FACT 校正方式扣除干擾的影響。